Наноласерот е вид на микро и нано уред кој е направен од наноматеријали како наножица како резонатор и може да емитува ласер при фотоексцитација или електрично возбудување. Големината на овој ласер често е само стотици микрони, па дури и десетици микрони, а дијаметарот е до нанометарскиот ред, што е важен дел од идниот екран со тенок филм, интегрираната оптика и други полиња.
Класификација на наноласери:
1. Наножичен ласер
Во 2001 година, истражувачите од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, во САД, го создадоа најмалиот ласер во светот - наноласери - на нанооптичката жица само една илјадити дел од должината на човечкото влакно. Овој ласер не само што емитува ултравиолетови ласери, туку може и да се прилагоди да емитува ласери кои се движат од сина до длабока ултравиолетова. Истражувачите користеле стандардна техника наречена ориентирана епифитација за да го создадат ласерот од чисти кристали од цинк оксид. Тие прво „култивирале“ наножици, односно формирани на златен слој со дијаметар од 20 nm до 150 nm и должина од 10.000 nm жици од чист цинк оксид. Потоа, кога истражувачите ги активираа кристалите од чист цинк оксид во наножиците со друг ласер под стаклена градина, кристалите од чист цинк оксид испуштаа ласер со бранова должина од само 17 nm. Таквите наноласери на крајот би можеле да се искористат за да се идентификуваат хемикалиите и да се подобри капацитетот за складирање информации на компјутерските дискови и фотониските компјутери.
2. Ултравиолетови наноласери
По појавата на микро-ласери, ласери со микро-диск, ласери со микро прстен и ласери за квантна лавина, хемичарот Јанг Пеидонг и неговите колеги од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, направија наноласери на собна температура. Овој наноласер со цинк оксид може да емитува ласер со ширина на линија помала од 0,3 nm и бранова должина од 385 nm под светлосна возбуда, што се смета за најмал ласер во светот и еден од првите практични уреди произведени со нанотехнологија. Во почетната фаза на развој, истражувачите предвидоа дека овој наноласер со ZnO е лесен за производство, висока осветленост, мала големина и перформансите се еднакви или дури и подобри од сините ласери GaN. Поради способноста да се направат низи од наножици со висока густина, наноласерите ZnO можат да влезат во многу апликации што не се можни со денешните уреди со GaAs. Со цел да се развијат такви ласери, наножица ZnO се синтетизира со метод на транспорт на гас кој го катализира епитаксиалниот раст на кристалите. Прво, подлогата од сафир се премачкува со слој од златен филм со дебелина од 1 nm~3,5 nm, а потоа се става на чамец од алуминиум, материјалот и подлогата се загреваат на 880 ° C ~ 905 ° C во протокот на амонијак за да се произведе Zn пареа, а потоа пареата Zn се транспортира до подлогата. Наножици од 2μm~10μm со хексагонална површина на пресек беа генерирани во процесот на раст од 2min~10min. Истражувачите открија дека наножицата ZnO формира природна ласерска празнина со дијаметар од 20 nm до 150 nm, а најголемиот дел (95%) од неговиот дијаметар е 70 nm до 100 nm. За да ја проучат стимулираната емисија на наножиците, истражувачите оптички го испумпуваа примерокот во стаклена градина со четвртиот хармоничен излез на ласерот Nd:YAG (бранова должина од 266 nm, ширина на пулсот 3 ns). За време на еволуцијата на емисиониот спектар, светлината се запира со зголемување на моќноста на пумпата. Кога ласирањето ќе го надмине прагот на наножица ZnO (околу 40 kW/cm), највисоката точка ќе се појави во емисиониот спектар. Ширината на линијата на овие највисоки точки е помала од 0,3 nm, што е повеќе од 1/50 помалку од ширината на линијата од темето на емисијата под прагот. Овие тесни широчини и брзите зголемувања на интензитетот на емисиите ги наведоа истражувачите да заклучат дека стимулираната емисија навистина се јавува во овие наножици. Затоа, оваа наножична низа може да дејствува како природен резонатор и на тој начин да стане идеален микро ласерски извор. Истражувачите веруваат дека овој наноласер со кратка бранова должина може да се користи во областа на оптичко пресметување, складирање информации и наноанализатор.
3. Ласери за квантни бунари
Пред и по 2010 година, ширината на линијата врежана на полупроводничкиот чип ќе достигне 100 nm или помалку, а во колото ќе се движат само неколку електрони, а зголемувањето и намалувањето на електронот ќе има големо влијание врз работата на коло. За да се реши овој проблем, се родиле ласери за квантни бунари. Во квантната механика, потенцијалното поле кое го ограничува движењето на електроните и ги квантизира се нарекува квантен бунар. Ова квантно ограничување се користи за формирање на нивоа на квантна енергија во активниот слој на полупроводничкиот ласер, така што електронската транзиција помеѓу енергетските нивоа доминира над возбуденото зрачење на ласерот, кој е ласер на квантна бунар. Постојат два вида ласери за квантни бунари: ласери со квантна линија и ласери со квантни точки.
① Квантна линија ласер
Научниците развија ласери со квантна жица кои се 1.000 пати помоќни од традиционалните ласери, правејќи голем чекор кон создавање побрзи компјутери и комуникациски уреди. Ласерот, кој може да ја зголеми брзината на аудио, видео, интернет и други форми на комуникација преку мрежи со оптички влакна, беше развиен од научници од Универзитетот Јеил, Lucent Technologies Bell LABS во Њу Џерси и Институтот за физика Макс Планк во Дрезден. Германија. Овие ласери со поголема моќност ќе ја намалат потребата за скапи репетери, кои се инсталираат на секои 80 километри (50 милји) по должината на комуникациската линија, повторно произведувајќи ласерски импулси кои се помалку интензивни додека патуваат низ влакното (репетитори).
Време на објавување: 15-ти јуни 2023 година